[发明专利]一种LVDS转USB3.0多通道适配器

权利要求书

1.一种LVDS转USB3.0多通道适配器，其特征在于：包括1路USB3.0接口、1个FPGA、1个USB3.0主控芯片、4路RS-422接口芯片和4路LVDS接口芯片；

RS-422接口芯片连接数管接口，实现输入输出的RS-422电平和TTL电平的相互转换，当上位机发送数管指令时，数管接口由USB3.0主控芯片实现，FPGA收到后进行缓存，然后对各通道RS-422接口进行广播；

各通道发送RS-422数管指令时，经由FPGA进行判断并标记通道号后，经由USB3.0主控芯片和USB3.0接口发送至上位机；

各数传接口将输入的LVDS信号转化为TTL信号发送给FPGA，在FPGA内部进行判断LVDS信号来源于何通道，并给该通道LVDS信号进行通道号标记后，转化为符合USB接口芯片协议的16位并行信号，发送到USB3.0主控芯片，再通过USB3.0接口将数据发送到上位机。

2.根据权利要求1所述的LVDS转USB3.0多通道适配器，其特征在于：所述USB3.0主控芯片配置结构为：

1)第一个接口为UART接口，UART接口包含三个端点，分别为发送、接收和中断端点，以实现串口功能；

2)第二个接口为同步从设备队列接口此接口包含一个接收FPGA传输数据的同步从设备队列端点；同步从设备队列接口用于外部处理器需要对CYUSB3014的内部缓冲区进行数据读/写访问的应用。

3.根据权利要求1所述的LVDS转USB3.0多通道适配器，其特征在于：所述FPGA同时接收各通道LVDS串行图像数据，将实现串行到并行数据的跨时钟域转换功能，转换完成后写入对应通道的乒乓缓存，然后查询各乒乓缓存满空状态，并在读出过程中打包并添加帧头和通道号，并按照通道号进行标记，最后按照USB3.0接口协议依次发送到USB3.0主控芯片进行传输。

4.根据权利要求3所述的LVDS转USB3.0多通道适配器，其特征在于：所述FPGA中当四通道LVDS接口接收LVDS串行图像数据后，跨时钟域串并转换模块将串行图像数据转换为16bit并行图像数据存入对应通道乒乓缓存中，乒乓缓存中的一个RAM写满后，乒乓缓存状态位取反，乒乓缓存中的两片RAM读写状态则由乒乓缓存状态位决定；

乒乓缓存输出数据由读状态RAM输出，并输出读计数器、乒乓缓存状态位和读出数据。

5.根据权利要求4所述的LVDS转USB3.0多通道适配器，其特征在于：

所述FPGA还包括四通道数据处理模块，四通道数据处理模块通过查询各个通道乒乓缓存状态位和通道读状态标志位，当一个通道乒乓缓存处于读状态位，且通道读状态标志一致时，将该通道数据DMA通道控制单元，发送至USB3.0主控芯片，由USB3.0接口发送至上位机；

在发送该通道数据前，会将先该通道包头先行发送，各通道乒乓缓存标志位由乒乓缓存读写状态决定，通道读状态标志位由该通道RAM是否读出完成决定；

当这两个状态标志不一致时或该通道RAM数据已经发送完成，将继续查询下一个通道状态，如此循环往复依次发送各个通道LVDS图像数据。

6.根据权利要求1所述的LVDS转USB3.0多通道适配器，其特征在于：

RS-422数管接口分为发送模块和接收模块；

RS-422数管接收模块，是将各通道光谱仪发送的各通道光谱仪状态信息按照通讯协议提取数据并进行缓存，当缓存全部指令后，通过USB3.0主控芯片，经USB3.0发送至上位机，上位机根据各通道数据包头，判断通道号，将状态信息提取并显示当前各关键指标状态；

RS-422数管发送模块，是由上位机发送控制指令，由FPGA四路RS-422指令串并转换模块按照通讯协议提取指令，并经过四路RS-422指令缓存模块进行缓存，当收满一组控制指令后，发送至四路RS-422指令处理模块提取有效信息，该模块通过判断指令链包头，决定向何通道CCD成像电路发送曝光时间、增益、拍照张数、时间码这些指令进行工作模式控制。

7.根据权利要求1所述的LVDS转USB3.0多通道适配器，其特征在于：

USB3.0主控芯片按照UART协议发送和接收数管控制指令。